Alegerea vitezei corecte a axului CNC nu este la fel de simplă precum găsirea turației maxime enumerate în specificațiile unei mașini.

O mașină CNC poate avea un ax capabil de 12.000, 15.000 sau chiar 20.000 rpm, dar asta nu înseamnă că mașina ar trebui să funcționeze la viteza maximă pentru fiecare material.

Viteza corectă a axului depinde de mai mulți factori care lucrează împreună:

• Materialul piesei de prelucrat
• Material pentru scule de tăiere
• Diametrul sculei
• Viteza de taiere
• Operație de prelucrare
• Adâncimea de tăiere
• Rata de avans
• Rigiditatea mașinii
• Finisaj de suprafață necesar

Acesta este motivul pentru care viteza corectă a arborelui CNC pentru aluminiu poate fi complet diferită de viteza corespunzătoare pentru oțel carbon sau oțel inoxidabil.

Pentru cumpărători și mașiniști, întrebarea mai utilă nu este:

„La câte RPM poate atinge această mașină CNC?”

Este:

„Ce viteză a axului poate folosi această mașină în mod eficient pentru materialele și uneltele pe care le folosim efectiv?”

1. Viteza axului și viteza de tăiere nu sunt același lucru

Aceasta este prima distincție de înțeles.

Viteza axului este exprimată în mod normal în rotații pe minut:

RPM

Vă spune cât de repede se rotește axul.

Viteza de tăiere descrie viteza relativă dintre muchia de tăiere și suprafața piesei de prelucrat, exprimată în mod normal în:

m/min sau SFM

Aceste două valori sunt legate prin diametrul sculei.

Pentru prelucrarea metrică, un calcul comun este:

n=(1000 × Vc) / (π × D)

Unde:

n=viteza axului în rpm

Vc=viteza de tăiere în m/min

D=diametrul sculei în mm

Aceasta înseamnă că aceeași viteză de tăiere poate necesita viteze foarte diferite ale axului, în funcție de diametrul sculei.

De exemplu, o freză mică poate necesita o turație mult mai mare decât o freză mare, chiar și atunci când se prelucrează aceeași componentă de aluminiu.

Acesta este motivul pentru care spune:

„Aluminiul ar trebui prelucrat la 10.000 rpm”

nu are sens tehnic fără a cunoaște diametrul sculei și condițiile de tăiere.

2. De ce același material poate necesita viteze diferite ale axului

Să presupunem că prelucrați aluminiu.

O freză cu cap de carbură de 6 mm și o freză frontală de 50 mm nu vor folosi aceeași viteză a arborelui.

Cuțitul mai mic poate funcționa în mod normal la o viteză de rotație mult mai mare.

Cuțitul mai mare acoperă mai multă distanță pe rotație, astfel încât turația necesară este mai mică pentru aceeași viteză de tăiere.

De exemplu, dacă viteza de tăiere recomandată este de 300 m/min:

Pentru un instrument de 10 mm:

n ≈ 9.550 rpm

Pentru o unealtă de 50 mm:

n ≈ 1.910 rpm

Materialul nu s-a schimbat.

S-a schimbat diametrul sculei.

De aceea, selectarea vitezei axului CNC ar trebui să înceapă întotdeauna cu instrumentul de tăiere și materialul, mai degrabă decât cu turația maximă a mașinii.

3. Cum să alegeți viteza axului CNC pentru aluminiu

Aluminiul este asociat în mod obișnuit cu prelucrarea CNC de-viteză mare, deoarece multe aliaje de aluminiu pot fi prelucrate la viteze de așchiere relativ mari.

Dar viteza exactă a axului CNC pentru aluminiu depinde de:

Aliaj de aluminiu

Material pentru scule

Diametrul sculei

Numărul de flute

Operație de tăiere

Lichidul de răcire

Rigiditatea mașinii

De exemplu, o freză mică din carbură utilizată pentru finisarea unei carcase de aluminiu poate funcționa la o turație substanțial mai mare decât o freză cu suprafață mare utilizată pentru degroșare.

Viteza mare a axului poate fi deosebit de utilă atunci când:

Folosind unelte cu diametru mic-

Prelucrarea pereților subțiri

Finisarea suprafetelor din aluminiu

Îndepărtarea materialului din buzunarele complexe

Cu toate acestea, viteza maximă a axului nu este automat ținta.

Dacă mașina atinge 18.000 rpm, dar scula selectată și condițiile de tăiere necesită 8.000 rpm, funcționarea la 18.000 rpm pur și simplu pentru că mașina poate face acest lucru nu este un avantaj.

4. Cum să alegeți viteza axului CNC pentru oțel carbon

Oțelul carbon necesită, în general, o abordare diferită de prelucrare.

Viteza de tăiere recomandată este de obicei mai mică decât pentru multe aplicații din aluminiu, mai ales când se utilizează scule convenționale din carbură și se efectuează tăieri mai grele.

Pentru viteza axului CNC pentru oțel, luați în considerare:

Calitatea oțelului

Material pentru scule

Acoperirea sculei

Diametrul sculei

Degroșare sau finisare

Adâncimea de tăiere

Rigiditatea mașinii

Prelucrarea grea din oțel poate, de asemenea, să exercite sarcini semnificative asupra arborelui și structurii mașinii.

Aceasta înseamnă că cuplul axului devine din ce în ce mai important.

O mașină cu turații extrem de mari poate să nu fie cea mai bună alegere dacă producția dumneavoastră este dominată de degroșarea grea din oțel.

De exemplu, o freză cu diametru mare-care îndepărtează material substanțial poate funcționa la o turație relativ scăzută, în timp ce necesită un cuplu ridicat al axului.

Acesta este unul dintre motivele pentru care cumpărătorii ar trebui să compare împreună viteza axului și cuplul axului atunci când selectează un centru de prelucrare CNC.

5. Oțelul inoxidabil necesită mai multă îngrijire

Oțelul inoxidabil este unul dintre materialele în care parametrii slabi de tăiere pot crea rapid probleme.

În funcție de calitate și de condițiile de prelucrare, căldura excesivă sau frecarea poate contribui la:

Uzura sculei

Călirea prin muncă

Finisaj slab al suprafeței

Marginea-întărită

Probleme dimensionale

Prin urmare, selectarea vitezei axului CNC pentru oțel inoxidabil nu ar trebui să se bazeze numai pe numele materialului.

Oțelul inoxidabil austenitic, oțelul inoxidabil martensitic, oțelul inoxidabil cu întărire prin precipitare{0}}și alte calități pot avea caracteristici de prelucrare diferite.

Geometria sculei și acoperirea contează și ele.

Dacă furnizorul de scule furnizează intervalele de viteză{0}}de tăiere recomandate, valorile respective ar trebui folosite ca punct de pornire.

Apoi reglați condițiile de tăiere în funcție de:

Performanța reală a sculei

Rigiditatea mașinii

Lichidul de răcire

Stabilitatea piesei de prelucrat

Adâncimea de tăiere

6. Fonta nu necesită automat turații mari

Prelucrarea fontei poate genera un mediu de tăiere foarte diferit față de aluminiu.

În funcție de calitate și aplicație, fonta poate genera uzură abrazivă și cantități mari de așchii sau praf.

Viteza corespunzătoare a arborelui CNC depinde de:

Calitatea fonta

Material pentru scule

Acoperirea sculei

Diametrul tăietorului

Prelucrare uscată sau umedă

Degroșare sau finisare

În multe aplicații din fontă, stabilitatea mașinii și durata de viață a sculei pot fi mai importante decât maximizarea vitezei axului.

Acesta este un alt exemplu de ce cel mai mare RPM de pe fișa de specificații a mașinii nu este neapărat cel mai util număr pentru producție.

7. Diametrul sculei are un efect direct asupra RPM

Diametrul sculei este una dintre cele mai importante variabile în calculul-vitezei axului.

Folosind:

n=(1000 × Vc) / (π × D)

puteți vedea că RPM scade pe măsură ce diametrul sculei crește.

Pentru aceeași viteză de tăiere:

Instrument mic → RPM mai mare

Instrument mare → Scăderea RPM

Acest lucru devine deosebit de important atunci când selectați un arbore de mașină CNC.

Un ax-de mare viteză poate fi util atunci când producția dvs. utilizează multe unelte cu-diametru mic.

Dar dacă producția dvs. utilizează în principal freze mari pentru degroșare grea, cuplul și puterea axului pot fi mai importante decât turația maximă.

8. Degroșarea și finisarea Nu folosiți întotdeauna aceeași viteză a axului

Același material și unealtă pot fi utilizate în diferite condiții de tăiere pentru degroșare și finisare.

Aspre

Obiectivul este de obicei eliminarea eficientă a materialului.

Procesul poate implica:

Adâncime de tăiere mai mare

Angajare radială mai mare

Forțe de tăiere mai mari

Sarcină mai mare pe ax

Rigiditatea și cuplul mașinii devin importante.

Finisare

Obiectivul este de obicei:

• Calitatea suprafeței
• Precizie dimensională
• Mișcare stabilă a sculei
• Condiții de tăiere consistente

O operație de finisare poate folosi un diametru al sculei, viteză de avans, cuplare radială și viteza axului diferit.

Prin urmare, nu există un singur „RPM corect” pentru un material.

Viteza corectă a axului aparține unei anumite combinații de sculă + material + operație.

9. Viteza axului trebuie să fie corelată cu viteza de avans

Modificarea RPM fără a lua în considerare rata de avans poate crea o altă problemă.

Pentru măcinare, o relație comună este:

Vf=n × z × fz

Unde:

Rata de alimentare Vf =

n=viteza axului

z=numărul de muchii de tăiere

fz=hrană pe dinte

Să presupunem că creșteți substanțial viteza axului, dar mențineți viteza de avans neschimbată.

Sarcina de așchii pe dinte poate deveni prea mică.

Unealta poate începe să frece în loc să taie eficient.

Pe de altă parte, creșterea vitezei de avans fără a lua în considerare viteza axului poate crește sarcina de tăiere și poate cauza:

Ruperea sculei

Chatter

Finisaj slab al suprafeței

Suprasarcina axului

Acesta este motivul pentru care viteza axului CNC și viteza de avans ar trebui selectate ca o pereche, nu independent.

10. Nu ignorați viteza maximă a axului a mașinii CNC

După ce ați calculat viteza necesară axului, comparați-o cu capacitatea reală a mașinii.

De exemplu:

Viteza necesara:

14.000 rpm

Masina maxima:

12.000 rpm

Nu puteți programa pur și simplu 14.000 rpm.

Mașina CNC trebuie să funcționeze în intervalul de viteză al axului-.

Dar și situația inversă este importantă.

Să presupunem că mașina dvs. poate ajunge la:

20.000 rpm

în timp ce producția dvs. utilizează în principal:

freze de 30–50 mm pentru oțel

Capacitatea de 20.000 rpm poate oferi o valoare mică pentru operațiunea dumneavoastră principală.

Acesta este motivul pentru care un cumpărător ar trebui să selecteze specificația axului mașinii CNC în jurul intervalului de tăiere real, mai degrabă decât să aleagă pur și simplu mașina cu cel mai mare RPM maxim.

11. Cuplul axului contează la viteze mai mici

Puterea și cuplul axului devin deosebit de importante în timpul tăierii grele.

Relația dintre puterea arborelui, cuplu și viteză înseamnă că capacitatea unei mașini de a menține cuplul în intervalul său de funcționare afectează modul în care funcționează în timpul diferitelor operațiuni de tăiere.

Acest lucru contează la prelucrare:

Oțel carbon

Oţel inoxidabil

Fontă

Matrite mari

Componente mecanice grele

Este posibil ca un arbore cu viteză mare-optimizat pentru tăiere ușoară să nu ofere aceleași performanțe practice ca un arbore proiectat pentru un cuplu ridicat la viteze mai mici.

Când comparați specificațiile mașinii CNC, solicitați producătorului curba cuplului axului dacă prelucrarea grea face parte din producția dvs.

Asta vă spune mai mult decât RPM maxim.

12. Rigiditatea mașinii poate limita viteza axului pe care o puteți utiliza de fapt

Viteza axului calculată poate fi teoretic adecvată, dar mașina trebuie să mențină o tăiere stabilă.

Dacă configurația este slabă, creșterea RPM poate agrava uneori vibrațiile.

Cauzele posibile includ:

Rigiditate insuficientă a mașinii

Conexiune lungă a sculei

Reținere slabă a muncii

Pereți subțiri ale piesei de prelucrat

Scule dezechilibrate

Parametri de tăiere incorecți

Acest lucru este deosebit de important pentru prelucrarea cu buzunar adânc-și sculele mari.

Dacă vă confruntați cu discuții, nu presupuneți automat că viteza mai mare sau mai mică a axului este singura soluție.

Verificați întregul sistem de prelucrare:

Mașină + unealtă + suport + fixare + piesa de prelucrat + parametri de tăiere

13. Cum schimbă materialul sculei viteza axului

Instrumentul de tăiere în sine afectează și viteza de tăiere recomandată.

Materialele comune pentru instrumente includ:

Oțel-de mare viteză

Carbură

Carbid acoperit

ceramică

Alte materiale de tăiere specializate

O unealtă din carbură poate suporta viteze de tăiere semnificativ mai mari decât o unealtă HSS convențională din același material.

Acoperirea sculei poate afecta, de asemenea, performanța.

De exemplu, acoperirile concepute pentru anumite grupuri de materiale pot îmbunătăți rezistența la uzură și pot permite diferite condiții de tăiere.

Prin urmare, atunci când calculați viteza axului CNC, nu furnizați furnizorului de mașini CNC doar materialul piesei de prelucrat.

Identificați, de asemenea, uneltele dorite.

14. Un punct de plecare practic pentru diferite materiale

Următorul tabel ar trebui tratat ca un cadru de pornire, nu o diagramă RPM universală.

Viteza exactă a axului ar trebui să provină în continuare din recomandările producătorului-uneltei de tăiere și să fie ajustată pentru mașina și configurația actuală.

15. Exemplu: De ce un material poate folosi mai multe valori RPM diferite

Să presupunem că prelucrați o carcasă din aluminiu.

Ai trei operatii:

Operațiunea 1 - Frezare frontală

Diametrul sculei: 50 mm

Cuțitul mai mare înseamnă că o viteză relativ mică a axului poate fi adecvată.

Operațiunea 2 - Frezare buzunar

Diametrul sculei: 12 mm

Cuțitul mai mic permite o turație mult mai mare pentru aceeași viteză de tăiere.

Operațiune 3 - Prelucrare cu găuri mici-

Diametrul sculei: 4 mm

RPM necesar poate fi din nou substanțial mai mare.

Materialul este identic.

Masina este identica.

Dar turația axului se modifică deoarece operația de scule și prelucrare se schimbă.

Acesta este motivul pentru o declarație precum:

„Noi prelucram aluminiu, așa că avem nevoie de un ax de 20.000 rpm”.

nu oferă suficiente informații pentru a selecta un centru de prelucrare CNC.

16. Ce se întâmplă dacă viteza axului este prea mare?

Viteza excesivă a axului poate crea mai multe probleme în funcție de unealtă și material.

Simptomele posibile includ:

Căldură excesivă

Uzura rapidă a sculei

Durată de viață slabă a sculei

Arsură sau decolorare

Finisaj slab al suprafeței

Vibrație

Suprasarcina axului

Pentru unele materiale, căldura excesivă poate afecta și piesa de prelucrat sau poate accelera degradarea sculei.

Răspunsul corect nu este întotdeauna doar reducerea RPM.

De asemenea, poate fi necesar să ajustați:

Rata de avans

Adâncimea de tăiere

Angajarea radială

Lichidul de răcire

Geometria sculei

Sistemul de tăiere trebuie să rămână echilibrat.

17. Ce se întâmplă dacă viteza axului este prea mică?

RPM scăzut poate crea și probleme.

În funcție de unealtă și material, tăietorul poate freca mai degrabă decât să taie eficient.

Acest lucru poate duce la:

Finisaj slab al suprafeței

Forță de tăiere excesivă

Marginea-întărită

Uzură crescută a sculei

Formare slabă a așchiilor

Din nou, viteza corectă a axului depinde de condițiile de tăiere.

Obiectivul este să nu funcționeze la cel mai mic RPM posibil.

Este de a menține viteza de tăiere adecvată pentru instrumentul și materialul selectat.

18. Cum să alegeți viteza corectă a arborelui CNC pas cu pas

Un proces practic de selecție este:

Pasul 1 - Identificați materialul

Determinați gradul real al materialului.

„Oțelul” nu este suficient de specific pentru multe aplicații.

Pasul 2 - Selectați instrumentul de tăiere

Identifica:

Material pentru scule

Acoperirea sculei

Diametrul sculei

Numărul de flute

Pasul 3 - Obțineți viteza de tăiere recomandată

Utilizați datele tehnice ale producătorului-uneltei de tăiere ca punct de plecare.

Pasul 4 - Calculați viteza axului

Utilizare:

n=(1000 × Vc) / (π × D)

Pasul 5 - Verificați axul mașinii

Confirmați că axul mașinii CNC poate funcționa la turația necesară și oferă suficientă putere și cuplu.

Pasul 6 - Calculați rata de alimentare

Utilizați avansul recomandat pe dinte și geometria sculei.

Pasul 7 - Rulați un test controlat

Monitor:

Sarcina axului

Uzura sculei

Finisaj de suprafață

Formarea așchiilor

Vibrație

Stabilitate dimensională

Pasul 8 - Ajustați în funcție de producția reală

Valoarea calculată este un punct de plecare.

Condițiile de producție determină parametrii finali de lucru.

19. Ce înseamnă asta atunci când cumpărați o mașină CNC

Dacă cumpărați un centru de prelucrare CNC, nu spuneți producătorului numai:

„Avem nevoie de viteză mare a axului”.

Spune-le ce mașini ai de fapt.

De exemplu:

Carcasă din aluminiu, freze din carbură de 6–16 mm, producție de volum mare-, în principal frezare de buzunar și contur.

Sau:

Componente din oțel carbon, freze de 40–80 mm, degroșare grea, buzunare adânci, cicluri lungi de prelucrare.

Aceste două aplicații pot necesita caracteristici ale axului foarte diferite.

Producătorul de mașini CNC poate evalua apoi:

• Viteza maximă a arborelui
• Viteza nominală a axului
• Puterea axului
• Cuplul axului
• Interfața instrumentului
• Sistem de racire
• Rigiditatea mașinii

Acest lucru produce o recomandare de mașină mult mai utilă.

20. Nu cumpărați o mașină CNC bazată numai pe RPM maxim

O mașină anunțată cu:

20.000 rpm

nu este automat mai bun decât unul cu:

12.000 rpm

Gama utilă a arborelui depinde de ceea ce produceți de fapt.

Pentru prelucrarea-de mare viteză a aluminiului cu unelte mici, o turație mai mare poate fi valoroasă.

Pentru prelucrarea grea din oțel cu freze mari, cuplul și rigiditatea pot conta mai mult.

Pentru producția mixtă, o gamă echilibrată de arbore poate oferi o flexibilitate mai practică.

Prin urmare, atunci când comparați specificațiile mașinii CNC, evaluați axul pe baza:

Material + Diametrul sculei + Viteza de tăiere + Sarcina de tăiere + Volumul producției

mai degrabă decât RPM maxim.

Final: Alegeți axul în jurul procesului de tăiere

Viteza corectă a arborelui CNC nu poate fi selectată numai din numele materialului.

Urmează un calcul practic:

Material → Instrument → Diametru sculă → Viteză de tăiere → RPM ax → Viteză de avans → Test de tăiere real

Pentru aluminiu, viteze mai mari ale axului pot fi utile pentru unelte cu diametru mic-și prelucrarea cu viteză mare-.

Pentru oțel carbon și oțel inoxidabil, viteza corespunzătoare este de obicei mai strâns legată de materialul sculei, sarcina de tăiere, controlul căldurii, cuplul axului și rigiditatea mașinii.

Pentru frezele mari și degroșarea grea, turația maximă poate fi mult mai puțin importantă decât capacitatea axului de a menține cuplul util.

Acesta este motivul pentru care cumpărătorii care evaluează un centru de prelucrare CNC ar trebui să se uite la performanța completă a arborelui, mai degrabă decât la un număr de pe fișa de specificații.

Dacă selectați o mașină CNC pentru un anumit material, furnizați producătorului mașinii CNC calitatea materialului, diametrul tipic al sculei, operațiunea de prelucrare, adâncimea de tăiere și cerințele de producție. Aceste detalii permit evaluarea intervalului de viteză al axului, puterea axului, cuplul și configurația mașinii în raport cu procesul de prelucrare real.

Dabai Precision Machine Tool furnizează centre de prelucrare verticale, centre de prelucrare orizontale, centre de prelucrare tip portal și centre de prelucrare cu 5 axe cu diferite configurații de ax pentru diferite cerințe de prelucrare.